【摘要】：水分進(jìn)入油液會(huì)引起油液品質(zhì)下降及相關(guān)設(shè)備的損壞。不論是從減少油液污染還是從能源高效利用、節(jié)約資源的角度都要求我們?nèi)パ芯扛咝в退蛛x技術(shù)。目前油水分離技術(shù)開發(fā)集中于研制具有超親水或者超親油的吸附材料,通過物理或化學(xué)吸附的方式來實(shí)現(xiàn)油和水的分離;但這些吸附材料只針對(duì)未乳化油水混合液的分離有較好效果,對(duì)于乳化了的油水混合液,特別是有乳化劑穩(wěn)定的微乳液,其油水分離效果不太理想,因此需進(jìn)一步研究能高效分離油包水乳液的材料。本文將市售硫酸鈉配成的溶液快速加入無水乙醇中,通過高溫結(jié)晶制備了硫酸鈉粉末樣品。該樣品能夠高效的分離有乳化劑穩(wěn)定的油包水乳液。對(duì)比研究了市售硫酸鈉晶體、活性白土粉末、活性炭粉末等無機(jī)顆粒的油水分離效果,發(fā)現(xiàn)在相同實(shí)驗(yàn)條件下硫酸鈉粉末的油水分離效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于其他無機(jī)顆粒,且其回收利用方法更簡(jiǎn)單,多次循環(huán)后分離效果基本不變;將硫酸鈉粉末用于實(shí)際乳化廢油的處理也取得良好的效果。最后從樣品在油液中分散性、樣品晶格固定水分子等方面對(duì)樣品能高效分離油包水乳液的作用機(jī)理進(jìn)行了探討。本文得出的主要結(jié)論如下:1.影響硫酸鈉粉末性質(zhì)的主要制備條件是硫酸鈉溶液濃度和無水乙醇與硫酸鈉溶液的體積比。當(dāng)控制硫酸鈉溶液濃度為0.453g/ml,無水乙醇與硫酸鈉溶液體積比為6:1時(shí),所制備的硫酸鈉粉末具有較低結(jié)晶性和最大比表面積,且有最好的油水分離效果。2.通過正交實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)加大攪拌轉(zhuǎn)速、樣品添加量、反應(yīng)時(shí)間,均可有效提高油包水乳液的油水分離效率。其中,反應(yīng)時(shí)間對(duì)油水分離效率影響最大,其次是樣品添加量和攪拌轉(zhuǎn)速。最佳的油水分離實(shí)驗(yàn)條件是:攪拌轉(zhuǎn)速為1500r/min,樣品添加量為0.02g/ml,反應(yīng)時(shí)間為30min。3.將硫酸鈉粉末、市售硫酸鈉晶體、活性白土粉末、活性炭粉末分別用于油包水乳液的油水分離。在相同實(shí)驗(yàn)條件下,使用硫酸鈉粉末,活性白土,活性炭和市售硫酸鈉可將油包水乳液中水分由10000 ppm分別降到136.2ppm,1337.1ppm,3597.3ppm和438.6ppm,表明硫酸鈉粉末具有最好的油水分離效果。4.為了減輕油水分離后廢棄物對(duì)環(huán)境的污染及資源的高效利用。對(duì)利用后的硫酸鈉粉末進(jìn)行了5次循環(huán)利用,各次循環(huán)利用其油水分離效果沒有降低,但由于硫酸鈉粉末部分溶解的原因,導(dǎo)致硫酸鈉粉末會(huì)有一定量損失。5.硫酸鈉粉末用于實(shí)際乳化廢油的油水分離實(shí)驗(yàn),在最佳實(shí)驗(yàn)條件下能夠?qū)⒑繌?921.4ppm降低到185.9ppm,成功實(shí)現(xiàn)乳化液中油水分離。6.相比市售硫酸鈉晶體,硫酸鈉粉末在油液中具有更高的分散性和吸水性。7.硫酸鈉粉末用于油包水乳液的油水分離,能夠與表面活性劑在液滴表面形成競(jìng)爭(zhēng)吸附從而增大乳化液的表面張力,降低液滴的穩(wěn)定性,最終實(shí)現(xiàn)油水分離的效果。8.硫酸鈉粉末能夠結(jié)合乳化液中的水分子形成硫酸鈉的結(jié)晶水合物或者吸附水分結(jié)成較大的塊狀,這樣能夠牢固的固定油液中水分子并利于固液分離。
【圖文】：

圖 1.1 油水分離材料典型的制備及應(yīng)用過程Fig 1.1 Typical preparation and application of oil and water separation materials1、超疏水納米材料要讓材料表面具備超疏水性需具備以下條件[20]:一是有粗糙的表面;二是有較低的表面自由能[21]。要讓材料具有超疏水性,可以有兩種基本方法:(1)在微納米毛糙表面粘附低表面能物質(zhì),(2)在低表面能的疏水材料表面形成粗糙結(jié)構(gòu)。疏水性納米材料目前研究的比較多的是二氧化硅納米粒子。其原因在于：一是易于制備且價(jià)格低廉；二是其細(xì)小顆粒能形成粗糙表面且粒子表面含有豐富的疏水基團(tuán)，從而具有良好的疏水性。Sharjeel Ahmed Khan[22]用三甲基氯硅烷和硅酸鈉溶液采用溶膠-凝膠法合成 35±8nm 的超疏水二氧化硅納米粒子。通過浸涂技術(shù)將該納米粒子沉積在聚氨酯海綿上，經(jīng)納米粒子修飾后的材料與水接觸角為155 度，滑動(dòng)角小于 5 度。二氧化硅納米粒子能形成粗糙的表面微納結(jié)構(gòu),加上表面修飾了疏水甲基群,使得該材料具有良好的應(yīng)用效果。Feng Liu[23]將經(jīng)過十

圖 1.2 技術(shù)路線圖Fig.1.2 Technical roadmap首先是制備硫酸鈉粉末樣品，將制備的硫酸鈉粉末與市售硫酸鈉分別進(jìn)行表征對(duì)比，并將新制備的硫酸鈉粉末和市售硫酸鈉分別用于油包水乳液的油水分離實(shí)驗(yàn)。通過反應(yīng)條件篩選，主要控制硫酸鈉溶液濃度和無水乙醇與硫酸鈉溶液體積比這兩個(gè)主要的指標(biāo)，其中硫酸鈉溶液濃度分別取為：0.227g/ml，0.340g/ml和 0.453g/ml。無水乙醇與硫酸鈉溶液體積比分別取為：4:1、6:1 和 8:1。設(shè)計(jì)相應(yīng)的單因素實(shí)驗(yàn)，制備不同反應(yīng)條件下的硫酸鈉粉末。對(duì)制得的硫酸鈉進(jìn)行SEM、XRD、BET 等表征，通過考察顆粒結(jié)晶性、比表面積大小、原材料消耗量、油水分離效率等指標(biāo)確定最佳的制備條件。用最佳實(shí)驗(yàn)條件下制備的硫酸鈉粉末樣品進(jìn)行油包水乳液油水分離實(shí)驗(yàn)。為了研究油包水乳液油水分離實(shí)驗(yàn)的最佳實(shí)驗(yàn)條件，選取了攪拌轉(zhuǎn)速、樣品用量、反應(yīng)時(shí)間這 3 個(gè)因素設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)。其中攪拌轉(zhuǎn)速設(shè)置為：1500r/min、1000r/min 和 500r/min。樣品用量設(shè)置為：0.002g/ml、0.006g/ml 和 0.01g/ml。反應(yīng)時(shí)間設(shè)置為：10min、30min 和 50min，，
【學(xué)位授予單位】：重慶工商大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ028.3;TQ131.12

【參考文獻(xiàn)】

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